PID是比例積分調節，詳情可以參考自動(dòng)控制課程！溫度控制中的積極作用和反應是采取積極行動(dòng)時(shí)加熱，采取消極行動(dòng)時(shí)冷卻。 PID控制簡(jiǎn)介目前，工業(yè)自動(dòng)化水平已經(jīng)成為衡量各行各業(yè)現代化水平的重要標志 同時(shí)，控制理論的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段:經(jīng)典控制理論、現代控制理論和智能控制理論。 智能控制的典型例子是模糊全自動(dòng)洗衣機等。 自動(dòng)控制系統可分為開(kāi)環(huán)控制系統和閉環(huán)控制系統。 控制系統包括控制器、傳感器、發(fā)射器、致動(dòng)器、輸入和輸出接口 控制器的輸出通過(guò)輸出接口和執行機構添加到受控系統中；控制系統的受控量通過(guò)傳感器和變送器通過(guò)輸入接口發(fā)送到控制器。 不同的控制系統有不同的傳感器、變送器和執行器。 例如，壓力傳感器應該用在壓力控制系統中。 電加熱控制系統的傳感器是溫度傳感器。 目前，已有許多PID控制器及其控制器或智能PID控制器(儀表)，產(chǎn)品已廣泛應用于工程實(shí)踐中。有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品。各大都開(kāi)發(fā)了具有PID參數自整定功能的內聯(lián)調節器，通過(guò)智能調節或自校正、自適應算法實(shí)現了PID控制器參數的自動(dòng)調節 有壓力控制器、溫度控制器、流量控制器和液位控制器，可編程控制器可實(shí)現PID控制功能，PC機系統可實(shí)現PID控制等 可編程控制器(PLC)利用其閉環(huán)控制模塊實(shí)現PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與控制網(wǎng)(ControlNet)相連，如羅克韋爾的PLC-5等。 還有可以實(shí)現PID控制功能的控制器，如羅克韋爾的羅吉斯產(chǎn)品系列(Logix product series)，可以直接連接到控制網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò )實(shí)現其遠程控制功能。 1.開(kāi)環(huán)控制系統開(kāi)環(huán)控制系統是指受控對象(受控量)的輸出對控制器的輸出沒(méi)有影響 在這種控制系統中，受控量不會(huì )被送回以形成任何閉環(huán)。 2.閉環(huán)控制系統閉環(huán)控制系統的特征在于，系統的受控對象的輸出(受控量)將被送回以影響控制器的輸出，從而形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán) 閉環(huán)控制系統有正反饋和負反饋。如果反饋信號與給定信號相反，則稱(chēng)為負反饋。如果極性相同，就叫做正反饋。一般來(lái)說(shuō)，閉環(huán)控制系統采用負反饋，也稱(chēng)為負反饋控制系統。 閉環(huán)控制系統有許多例子。 例如，人是一個(gè)帶有負反饋的閉環(huán)控制系統，眼睛是一個(gè)作為反饋的傳感器。人體系統在不斷糾正醉后可以做出各種正確的動(dòng)作。 如果沒(méi)有眼睛，就沒(méi)有反饋回路，它將成為一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統。 例如，當一臺真正的全自動(dòng)洗衣機能夠連續檢查衣物是否被洗滌，并在洗滌后自動(dòng)切斷電源時(shí)，它就是一個(gè)閉環(huán)控制系統。 3.階躍響應階躍響應是指向系統添加階躍函數時(shí)系統的輸出 穩態(tài)誤差是指系統響應進(jìn)入穩態(tài)后，系統的預期輸出和實(shí)際輸出之間的差值。 控制系統的性能可以用三個(gè)詞來(lái)描述:穩定、準確和快速。 穩定性是指系統的穩定性。為了正常工作，系統必須首先穩定，并且在階躍響應方面應該收斂。它是指控制系統的精度和控制精度。通常用穩態(tài)誤差來(lái)描述，它表示系統輸出的穩態(tài)值和期望值之間的差異?？焖僦傅氖强刂葡到y響應的快速性，通常用上升時(shí)間來(lái)定量描述。 4.PID控制的原理和特點(diǎn)在工程實(shí)踐中，zui被廣泛用作比例、積分和微分控制的調節器控制律，稱(chēng)為PID控制，也稱(chēng)為PID控制 PID控制器已經(jīng)發(fā)展了近70年。它結構簡(jiǎn)單、穩定性好、運行可靠、調節方便，已成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。 當被控對象的結構和參數無(wú)法完全掌握或無(wú)法獲得數學(xué)模型，以及控制理論的其他技術(shù)難以采用時(shí)，系統控制器的結構和參數必須通過(guò)經(jīng)驗和現場(chǎng)調試來(lái)確定，這樣便于應用PID控制技術(shù)zui 也就是說(shuō)，當我們不完全了解系統和被控對象，或者不能通過(guò)有效的測量方法獲得系統參數時(shí)，zui適用于PID控制技術(shù) PID控制，實(shí)際上也有PI和PD控制。 PID控制器基于系統誤差，采用比例、積分和微分計算來(lái)控制控制量 比例控制比例控制是一種簡(jiǎn)單的嘴控制方法 其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例。 當只有比例控制時(shí)，系統輸出有穩態(tài)誤差。 積分控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成比例 對于自動(dòng)控制系統，如果進(jìn)入穩態(tài)后出現穩態(tài)誤差，則該控制系統被稱(chēng)為穩定狀態(tài)誤差系統(System StATeStATeError)，或者簡(jiǎn)稱(chēng)為有穩態(tài)誤差的系統。 為了消除穩態(tài)誤差，& ldquo必須引入控制器。積分項。 積分項的誤差取決于時(shí)間的積分，積分項會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的增加而增加。 這樣，即使誤差很小，積分項也會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的增加而增加，這推動(dòng)控制器的輸出增加，以進(jìn)一步減小穩態(tài)誤差，直到它等于零。 因此，比例積分控制器可以使系統進(jìn)入穩態(tài)后沒(méi)有穩態(tài)誤差。 微分控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成比例 自動(dòng)控制系統在調節過(guò)程中可能會(huì )振蕩甚至失去穩定性，以克服誤差。 其原因是存在大慣性分量(鏈路)或延遲分量，它們具有抑制誤差的功能，并且它們的變化總是落后于誤差的變化。 解決辦法是改變誤差抑制的效果。進(jìn)步與現狀。也就是說(shuō)，當誤差接近零時(shí)，抑制誤差的效果應該為零。 也就是說(shuō)，只有& ldquo比例與現狀。這個(gè)項通常是不夠的，比例項的作用只是放大誤差的幅度，目前需要增加的是& ldquo微分項。，它可以預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器可以使誤差抑制的控制效果提前等于零甚至負，從而避免被控量的嚴重過(guò)沖 因此，對于大慣性或大滯后的被控對象，比例微分控制器可以改善系統在調節過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。 5.PID控制器參數整定是控制系統設計的核心內容 根據被控過(guò)程的特點(diǎn)，確定了PID控制器的比例系數、積分時(shí)間和微分時(shí)間 PID控制器參數的整定方法有很多，可以歸納為兩類(lèi):一類(lèi)是理論計算整定法 它主要基于系統的數學(xué)模型，通過(guò)理論計算確定控制器參數。 用這種方法得到的計算數據可能不能直接使用，但必須通過(guò)工程實(shí)踐進(jìn)行調整和修改。 二是工程設置方法，主要依靠工程經(jīng)驗，直接在控制系統的測試中進(jìn)行。該方法簡(jiǎn)單易行，在工程實(shí)踐中得到廣泛應用。 PID控制器參數的工程整定方法主要包括臨界比例法、響應曲線(xiàn)法和衰減法。 這三種方法各有特點(diǎn)，它們的共同點(diǎn)是通過(guò)測試，然后根據工程經(jīng)驗公式調整控制器參數。 然而，無(wú)論采用哪種方法獲得控制器參數，在實(shí)際運行中都需要進(jìn)行zui后調整和改進(jìn)。 目前普遍采用臨界比例法。 該方法對PID控制器參數的整定步驟如下:(1)首先，預先選擇足夠短的采樣周期，使系統能夠工作；(2)只增加比例控制環(huán)節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，并記錄此時(shí)的比例放大系數和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制程度下，用公式計算PID控制器參數 PID參數設置:指對經(jīng)驗和過(guò)程的熟悉程度，跟蹤測量值和設置值曲線(xiàn)，從而調整PID控制器參數的工程設置大小。各種調節系統中的差壓參數的以下經(jīng)驗數據可以參考:溫度τ:ρ= 20-60%，τ= 180-600秒，壓強τ:ρ= 30-70%，τ= 24-180秒，液位τ:ρ= 20-80%，τ= 60-300秒，流量τ:ρ= 40-100%，τ= 6-60秒 書(shū)中常用的公式是:找祖伊加進(jìn)行參數設置。首先檢查比例，然后從小到大進(jìn)行積分。然后加上微分和曲線(xiàn)，在zui之后頻繁振蕩。比例帶板需要放大曲線(xiàn)，以便在大灣周?chē)?dòng)。比例帶板需要慢慢回到小拉力曲線(xiàn)的偏差。集成時(shí)間需要長(cháng)時(shí)間波動(dòng)。集成時(shí)間需要再次延長(cháng)。曲線(xiàn)的振蕩頻率很快。首先，降低壓差，動(dòng)態(tài)壓差將緩慢波動(dòng) 差分時(shí)間應延長(cháng)理想曲線(xiàn)的兩個(gè)波，前高后低為4: 1，調整質(zhì)量不會(huì )低。這里有一個(gè)經(jīng)驗方法。 這種方法實(shí)際上是一種試錯法。這是生產(chǎn)實(shí)踐中總結出來(lái)的一種有效方法，已在該領(lǐng)域得到廣泛應用。 該方法的基本程序是根據運行經(jīng)驗確定一組調節器參數，并使系統進(jìn)入閉環(huán)運行，然后人為添加階躍擾動(dòng)(如改變調節器給定值)，觀(guān)察調節器輸出的調節量或階躍響應曲線(xiàn)。 如果控制質(zhì)量不令人滿(mǎn)意，調節器參數將根據每個(gè)設置參數對控制過(guò)程的影響而改變。 這個(gè)實(shí)驗一直重復到令人滿(mǎn)意為止。 經(jīng)驗方法簡(jiǎn)單可靠，但需要一定的現場(chǎng)操作經(jīng)驗，時(shí)機容易主觀(guān)片面。 使用比例積分微分調節器時(shí)，整定參數多，試錯次數增加，很難獲得較優(yōu)整定參數。 以PID調節器為例，對經(jīng)驗方法的設定步驟進(jìn)行了詳細描述:(1)讓調節器參數積分系數S0=0，實(shí)際微分系數k=0，控制系統進(jìn)入閉環(huán)運行，比例系數S1由小變大，擾動(dòng)信號發(fā)生階躍變化，觀(guān)察控制過(guò)程，直到得到滿(mǎn)意的控制過(guò)程 ⑵以比例系數S1為電流值乘以0.83，將積分系數S0由小變大，同時(shí)使擾動(dòng)信號發(fā)生階躍變化，直至獲得滿(mǎn)意的控制過(guò)程。 (3)積分系數S0保持不變，比例系數S1改變，并且觀(guān)察控制過(guò)程是否改善。如果有所改善，調整將繼續進(jìn)行，直到滿(mǎn)意為止。 否則，增加原比例系數S1，調整積分系數S0，以改善控制過(guò)程。 重復這種試錯，直到找到令人滿(mǎn)意的比例系數S1和積分系數S0。 (4)引入適當的實(shí)際微分系數k和實(shí)際微分時(shí)間TD，此時(shí)比例系數S1和積分系數S0可以適當增加 像前面的步驟一樣，應該反復調整差分時(shí)間的設置，直到控制過(guò)程令人滿(mǎn)意。 注:仿真系統中使用的PID調節器不同于傳統的工業(yè)PID調節器。每個(gè)參數相互隔離，不相互影響。因此，用它來(lái)遵守規則是非常方便的。 根據控制對象的慣性確定PID參數 例如，對于大慣性，在大干燥室內的溫度控制，一般p可以在10以上，ⅰ= 3-10，D=1左右 小慣性，如:一個(gè)帶有水泵的小型電機，用于壓力閉環(huán)控制，一般只有PI控制 P=1-10，I=0.1-1，D=0，需要在現場(chǎng)調試期間進(jìn)行校正。 我提供一個(gè)增量式PID供您參考△u(k)= AE(k)-be(k-1)+ce(k-2)a = KP(1+t/Ti+Td/t)b = KP(1+2td/t)c = KPTd/TT采樣周期Td微分時(shí)間Ti積分時(shí)間您可以使用上述算法構建自己的PID算法 鈾(鉀)=鈾(鉀-1)+△鈾(鉀)

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